DE2321390C3 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer HalbleitervorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE-AS 12 13 921 ist ein derartiges Verfahren bekannt, bei dem als Edelmetallschicht eine Silberschicht
dient, dir nach Erwärmung ein Eutektikum mit dem Halbleiterwerkstoff bildet. Zur Verbesserung der
Haftung der auf die eutektische jchicht aufzubringenden Nickelelektrode wird vor der stromlosen Abscheidung
des Nickels die Oberfläche der eutektischen Schicht in einer Nickel- und Fluor-Ionen enthaltenden
Lösung aktiviert.
Aus den DE-AS 19 57 500, DE-AS 19 58 807 und FR-PS 14 17 621 sind Verfahren bekannt, zur Verbesserung
des ohmschen Kontakts zwischen einem Siliziumsubstrat und einer metallenen Anschlußelektrode durch
Aufbringen und nachfolgendes Eindiffundieren von Platin bei Temperaturen zwischen 400 und 7000C im
Siliziumsubstrat zunächst eine dünne Randzone auf Platinsilizid zu bilden, auf welche weitere Metallschichten
aufgeschichtet werden, die unter den Gesichtspunkten guter Haftung auf Siliziumdioxid- oder Siliziumnitridschichten
wie z. B. Titan und guter Kontaktierbarkeit wie z. B. Gold ausgewählt sind. Dabei dienen
Zwischenschichten aus Platin dazu, unerwünschte Reaktionen zwischen solchen Metallschichten wie
beispielsweise zwischen Titan und Gold zu vermeiden.
Aus der DE-AS 12 83 970 ist ferner ein Verfahren bekannt, bei dem auf das Halbleitersubstrat als
Metallschicht Molybdän oder Wolfram direkt aufgebracht wird.
Diese bekannten Verfahren gewährleisten jedoch nur eine gute Haftung einer Metallelektrode auf einem
Siliziumsubstrat, haben aber keine Auswirkungen auf die Schaltcharakteristik des Halbleiterbauelements.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben,
welches eine gute Haftung der Nickelschicht auf dem Siliziumsubstrat sowie eine verbesserte Schaltcharakteristik
der Vorrichtung ergibt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten
Maßnahmen gelöst.
Dabei wird durch die erste Wärmebehandlung eine gute Haftung der Platinschicht auf dem Siliziumsubstrat
erzielt, während die zweite Wärmebehandlung bei höherer Temperatur die Verankerung der Nickelschicht
auf der Platinschicht und zugleich ein Eindiffundieren
des Platins in das Substrat in einem solchen Ausmaß bewirkt, daß es dort in an sich bekannter Weise (US-PS
36 40 783} als Lebensdauerverminderer für die Ladungsträger wirkt und auf diese Weise zu einer Verbesserung
der Schaltcharakteristik des Halbleiterbauelements führt.
Vorzugsweise erfolgt das Abscheiden der Piatinschicht durch Eintauchen des Siliziumsubstrats in eine
wäßrige Lösung mit Chlorplatinsäure und Fluorwasserstoffsäure. Die Fluorwasserstoffsäure reduziert das
Platin der Chlorplatinsäure und löst gleichzeitig auf dem Siliziumsubstrat etwa noch befindliche Siliziumdioxidschichten
auf.
Im folgenden ist als Ausführungsbeispiel die Herstellung einer Siliziumdiode nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren, anhand der Zeichnung beschrieben, die in
den F i g. 1 bis 6 schematisch verschiedene Herstellungsstufen der Diode darstellt.
Zunächst wird ein η-leitendes Siliziumsubstrat 1
hergestellt, das in F i g. 1 dargestellt ist. Danach wird ein n-Störstoff wie beispielsweise Phosphor in das Siliziumsubstrat
1 eindiffui.diert. Diese Diffusionsbehandlung führt zur Bildung von n+-diffundierten Bereichen 2 und
3 im Siliziumsubstrat 1. Während dieser Diffusionsbehandlung werden außerdem auf den Oberflächen des
Siliziumsubstrats 1 Siliziiimdioxidschichten 4 und 5
gebildet(Fig. 2).
Danach wird einer der in dem Siliziumsubstrat 1 entstandenen η+ -diffundierten Bereiche beispielsweise
durch Läppen entfernt, so daß eine Oberfläche des η-leitenden Siliziumsubstrats 1 freiliegt (F i g. 3).
Von dieser freigelegten Oberfläche her wird hierauf ein p-Störstoff wie beispielsweise Bor in das Substrat
eindiffundiert. Die Fig.4 zeigt dc.i Aufbau, der sich
nach dem Eindiffundieren des p-Störstoffs ergibt, wobei 6 einen p + -diffundierten Bereich und 7 eine während
der Bildung des p + -diffundierten Bereichs 6 erzeugte Siliziumdioxidbeschichtung bezeichnet.
Als Ergebnis dieser Verfahrensschritte ist in dem Siliziumsubstrat eine p + nn + -Siliziumdiode ausgebildet,
so daß der p + -diffundierte Bereich 6 und der η+ -diffundierte Bereich 3 Grundschichten darstellen,
auf denen Elektroden aufzubringen sind.
Die Siliziumdioxidschichten auf dem Siliziumsubstrat mit der darin erzeugten p + nn + -Diode werden vollständig
entfernt, wonach das Siliziumsubstrat für kurze Zeit in eine wäßrige Lösung mit Chlorplatinsäure und
Fluorwasserstoffsäure getaucht wird. Dabei wird Platin von der Chlorplatinsäure durch die Reduktion mittels
der Fluorwasserstoffsäure getrennt und auf den Oberflächen des Siliziumsubstrats abgeschieden, von
denen das Siliziumdioxid mittels der Fluorwasserstoffsäure entfernt worden ist. Auf diese Weise wird eine
dünne Platinschicht auf den Oberflächen des Siliziumsubstrats gebildet.
Nach Bildung der Platinschicht wird das Siliziumsubstrat gespült, getrocknet und danach für etwa 5 bis 10
Minuten einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur in der Größenordnung von 700°C in inerter Atmosphäre
unterzogen. Die Fig.5 zeigt das Siliziumsubstrat nach der Wärmebehandlung, wobei 8 und 9 die
gebildeten Platinschichten bezeichnen.
Danach werden auf den Oberflächen des Siliziumsubstrats bzw. der darauf nunmehr ausgebildeten Platinschichten
auf bekannte Weise mittels stromloser Vernickelung Nickelschichten 10 und 11 gebildet
(Fig. 6). Die auf diese Weise plattierten Nickelschichten haften noch nicht zufriedenstellend auf dem Silizitimsubstrat,
so daß der Konidktwiderstand noch nicht
ausreichend niedrig ist. Aus diesem Grunde werden die plattierten Nickelschichten einer Wärmebehandlung
unterzogen, i;;it der sie auf das Siliziumsubstrat aufgebacken werden. Diese Wärmebehandlung wird
durch Erwärmung der Nickelschichten auf eine Temperatur von 800 bis 9000C in inerter Atmosphäre
durchgeführt.
Durch diese Wärmebehandlung verbessern die auf das Siliziumsubstrat aufgebrachten Platinschichten die
Haftung zwischen den plattierten Nickelschichten und dem Siliziumsubtrat, wobei zugleich das Platin in das
Siliziumsubstrat eindiffundiert und dort als Lebensdauerverminderer
für die Ladungsträger wirkt. Damit das Platin auf diese Weise wirken kann, empfiehlt sich
ί eine Erwärmungszeitdauer von 10 bis 60 Min.
Die. zwischen den plattierten Nickelschichten und dem Siliziumsubstrat aufgebrachten Platinschichten
erhöhen somit nicht nur die Haftung zwischen diesen, sondern wirken darüber hinaus als Diffusionsquelle, aus
ίο der das Platin während der Wärmebehandlung der
plattierten Nickelschichten in das Siliziumsubstrat eindiffundiert, wo es als Lebensdauerverminderer für
die Ladungsträger wirkt. Daher ist bei einer auf diese Weise hergestellten Halbleitervorrichtung sowohl ein
ausgezeichneter Kontakt zwischen den Elektroden und dem Substrat gewährleistet als auch die Schaltcharakteristik
der Halbleitervorrichtung verbessert.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit mindestens einem PN-Übergang, bei
dem auf die Oberfläche eines Silrziumsubstrats eine Edelmetallschicht aufgebracht, das beschichtete
Substrat einer Wärmebehandlung ausgesetzt und anschließend stromlos eine Nickelschicht aufgebracht
wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Edelmetallschicht eine Platinschicht aus einer
Lösung stromlos auf das hochdotierte Siliziumsubstrat abgeschieden, die Wärmebehandlung bei etwa
700° C über 5 bis 10 Minuten durchgeführt und die Anordnung nach Aufbringung der Nickelschicht
einer weiteren Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 800 bis 9000C über 10 bis 60 Minuten
unterzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abscheiden der Platinschicht durch
Eintauchen des Siliziumsubstrats in eine wäßrige Lösung mit Chlorplatinsäure und Fluorwasserstoffsäure
erfolgt.
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